EP4010580A1 - Durchflussbegrenzer für ein kraftstoffeinspritzsystem sowie kraftstoffeinspritzsystem - Google Patents

Durchflussbegrenzer für ein kraftstoffeinspritzsystem sowie kraftstoffeinspritzsystem

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EP4010580A1
EP4010580A1 EP20754226.7A EP20754226A EP4010580A1 EP 4010580 A1 EP4010580 A1 EP 4010580A1 EP 20754226 A EP20754226 A EP 20754226A EP 4010580 A1 EP4010580 A1 EP 4010580A1
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EP
European Patent Office
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throttle
hole
flow limiter
fuel
section
Prior art date
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Pending
Application number
EP20754226.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Richard Pirkl
Razvan-Sorin STINGHE
Martin Seidl
Wolfgang MELDER
Thomas Atzkern
Igor Nesmjanowitsch
Fabian Schmid
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liebherr Components Deggendorf GmbH
Original Assignee
Liebherr Components Deggendorf GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Liebherr Components Deggendorf GmbH filed Critical Liebherr Components Deggendorf GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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    • F02M63/0205—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively for cutting-out pumps or injectors in case of abnormal operation of the engine or the injection apparatus, e.g. over-speed, break-down of fuel pumps or injectors ; for cutting-out pumps for stopping the engine
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    • F02M2200/80—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
    • F02M2200/8061—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly involving press-fit, i.e. interference or friction fit

Definitions

  • the present invention relates to a flow limiter for a fuel injection system and a fuel injection system having such a flow limiter.
  • an injector has a nozzle needle (also: injector needle), which allows a high pressure fuel to come out when an outlet hole of the injector is opened.
  • this nozzle needle acts like a plug which, when it is raised, enables the fuel to escape. Accordingly, it is therefore necessary to lift this needle at relatively short time intervals and to slide it back into the outlet opening again after a short time.
  • Hydraulic servo valves also: pilot valves
  • solenoid valves are used to trigger the movement of this nozzle needle.
  • the servo valves are required for the controlled opening and closing of the nozzle needle. This is how it is possible to determine the start of injection, the injection duration and the end of injection.
  • pilot valves typically in the form of a servo valve, which control the nozzle needle and are themselves controlled via an electromagnetic valve.
  • a pressure level is built up in a control chamber interacting with the nozzle needle with the aid of the fuel available under high pressure, which pressure level acts on the nozzle needle in the closing direction.
  • This control chamber is typically connected to the high pressure area of the fuel via an inlet throttle.
  • this control chamber has a small, closable outlet throttle from which the fuel can escape. If he does this, the pressure in the control chamber and the closing force acting on the nozzle needle are reduced. This results in a movement of the nozzle needle, which releases the outlet opening at the injector tip.
  • the pilot valve includes the inlet throttle, the control chamber and the outlet throttle.
  • the outlet throttle of the control chamber is optionally closed or opened with the aid of an electromagnetic valve or another suitable valve.
  • the controlled opening of this outlet throttle in combination with the inlet throttle determines the pressure in the control chamber of the valve. As already briefly explained above, this pressure is then responsible for opening and closing the nozzle needle.
  • a closing element in technical jargon also: armature
  • armature against the outlet throttle presses to prevent the drainage of fuel and thereby the reduction of pressure in the control chamber from the drain throttle.
  • a flow limiter according to the invention for a fuel injection system has a throttle bushing with a through hole, a throttle insert which is movably received in a first section of the through hole, a sealing section in a second section of the through hole which is reduced in cross section compared to the first section of the through hole, and a spring element which is received in the through hole and urges the throttle insert away from the sealing portion. Furthermore, the Flow limiter characterized in that the throttle insert has, at its end facing the sealing section, a sealing surface which closes the through hole upon contact with the sealing section. If a fuel arranged downstream of the flow limiter closes!
  • the clamping mechanism of the flow restrictor intervenes.
  • fuel is present at high pressure on both sides of the throttle insert.
  • the high-pressure fuel reservoir typically the rail, is connected to the flow limiter on the side of the throttle insert facing away from the sealing section with the flow limiter. Since fuel is now applied to the throttle insert at identical pressure on both sides, the spring element arranged between the throttle insert and the sealing section acts so that the throttle insert is pushed away from the sealing section. The space created in this way forms a reservoir of fuel that can flow completely into the combustion chamber even in the event of a malfunction.
  • the throttle insert with its outer cross section cooperates sealingly with the inner cross section of the through hole and prevents a fluid from flowing between the outer cross section of the throttle insert and the inner cross section of the through hole.
  • the throttle insert has or generates a throttle line which provides a fluid connection along the through hole from the side of the throttle insert facing away from the sealing surface to the side of the throttle insert facing the sealing surface.
  • a throttle line can thus also be implemented which is not implemented through a bore in the throttle insert, but runs in the edge region of the throttle insert and the inner wall of the throttle bushing. To move the throttle line, it is only important to limit the flow of fuel under high pressure, so that the operating principle of the flow limiter works and this prevents the supply of fuel in the event of a permanent drainage of fuel.
  • the throttle line has a bore in the throttle insert that is parallel to the longitudinal direction of the throttle bushing and preferably has at least one further bore that is not run parallel to the longitudinal direction of the throttle bushing.
  • the throttle line is placed in the approximately cylindrical throttle insert from above (coming from the rail) centrally along the longitudinal direction and then goes off laterally to the lateral surface of the throttle insert.
  • the shape of the throttle line can accordingly assume an upside-down "T".
  • the second section of the through hole adjoins the first section of the through hole.
  • the adjoining of the two sections ensures that no other sections can be located in between.
  • the spring element is supported on the cross-sectional reduction of the second section and protrudes into the first section of the through hole.
  • a stop element can be provided which limits a stroke of the throttle piece away from the sealing section, with the stop element preferably being pressed into the through hole or attached to the end of the through hole.
  • the stroke of the throttle insert is limited not only by the sealing section but also by a stop element on the side facing away from it.
  • the spring element then presses the throttle insert against this stop element and thus creates a space of a defined size that is proportional to the maximum amount of fuel that can flow off. This amount or the stroke of the throttle insert is selected so that no serious damage is caused even if the fuel contained therein and the fuel that continues to flow through the throttle line until sealing is completely emptied.
  • a filter element for filtering fuel is preferably provided, which is arranged on the side of the through hole facing the sealing surface and is preferably fastened with a press fit in the through hole.
  • the filter element is pressed or inserted into the sealing section with its narrowed cross section and protrudes downstream, that is to say away from the throttle insert. Fluid flowing downstream from the throttle insert must therefore pass through the filter element so that larger particles in the fuel are filtered.
  • the invention further comprises a fuel injector with a flow limiter according to one of the aspects discussed above, the flow limiter being arranged between a fuel supply line, the so-called rail, and the fuel injector.
  • This arrangement ensures that the amount of fuel that can be dispensed by the injector is limited, so that fuel cannot flow out continuously even in the event of a malfunction in the injector. It can be provided that the flow limiter is pressed into the fuel supply line by inserting the throttle bushing with its outside into the fuel supply line in a sealing manner. Pressing in is a particularly simple and economical type of connection for attaching the flow limiter.
  • the flow limiter is preferably arranged outside the injector and fastened to the housing of the injector.
  • the flow limiter can be fastened by means of a union nut. This union nut interacts with an external thread on the injector housing and presses the flow limiter against the injector.
  • the fuel supply line opens into the union nut.
  • the fuel feed line can have a collar-like expansion at its end provided on the flow limiter, which is pressed against the flow limiter by means of the union nut.
  • the flow limiter is arranged inside the injector by inserting the throttle bushing with its outside in a sealing manner in a housing of the injector, preferably inserting it into a feed line of the injector.
  • FIG. 1 a shows a flow limiter 1 in a sectional view which can be attached outside an injector.
  • This has a throttle bushing 2 in which a through hole 3 is arranged in the longitudinal direction.
  • This through hole 3 has a first section which, seen in FIG. 1a, makes up approximately the upper 75% of the through hole and in which a throttle insert 4 is movably received.
  • This throttle insert 4 can be moved in a sliding manner in the through hole 3 depending on the prevailing pressure conditions. A positioning of the throttle insert 4 is shown, in which the maximum removed position has been assumed by a sealing section 5.
  • a spring element 6 is provided, which is supported on the sealing section 5, which has a reduced cross-section, and pushes the throttle insert 4 away.
  • the stroke of the throttle insert 4 is limited by the stop element 12, which defines the maximum deflection of the throttle insert 4 away from the sealing section 5.
  • This stop element 12 is fastened to the throttle bushing 2 by means of a union nut 11. It can further be provided that this union nut 11 leads a fuel supply line 10 (typically the rail) to the flow limiter 1 via an internal thread or an alternative fastening option, so that fuel is permanently present under high pressure on the side of the throttle insert 4 facing away from the sealing section 5.
  • a fuel supply line 10 typically the rail
  • the fuel under high pressure flows through the throttle line 8 downstream to the outlet side of the flow limiter 1. If a downstream fuel injector is in a closed state, after the downstream line spaces have filled up, fuel will be present at the same high pressure on both sides of the throttle insert. The compressive force of the spring element 6 then leads to the throttle insert 4 being urged towards the stop element 12. The fuel continues to flow via a throttle line 8, which runs through the throttle insert 4 in FIG. 1 a and then runs outward perpendicularly to the longitudinal direction of the throttle insert 4.
  • the precise configuration of the throttle line 8 for the present invention may also be subject to certain variations. It must only be ensured that in a sealing state of the flow limiter 1, in which the throttle insert 4 is in contact with the sealing section 5, the throttle line 8 must not have a fluidic connection to a section downstream of the sealing section 5.
  • FIG. 1 b shows a view of FIG. 1 a rotated by 90 °. In this illustration, the components of the throttle line 8 going out to the left and right side can be seen.
  • FIG. 1c shows a possible side view of the flow limiter 1. It can be seen that the union nut 11 is bent so that it can be tightened in the external thread of the throttle bushing 2 with a wrench.
  • the throttle bushing 2 itself also has corresponding bevels in its outer circumference so that it can be fixed when the union nut 11 is tightened.
  • FIG. 2a shows a sectional view of a flow limiter 1 which can be attached inside an injector.
  • the basic structure of the flow limiter 1 is the same as in the previously considered model.
  • the stop element 12 which is now located in the interior of the throttle bushing 2 and is fixed there.
  • the fixation can be implemented by pressing in or gluing or the like.
  • the outer contour of the throttle bushing 2 is also changed, since it is now essentially cylindrical, the outer circumference having increased slightly in the lower area near the sealing section 5.
  • a filter element 9 is now also present, which is pressed into the sealing section 5 with a reduced cross section. Fuel flowing through the throttle bushing 2 is therefore inevitably filtered, so that undesired foreign particles are filtered out.
  • 2b shows a view of the flow limiter 1 rotated by 90 °, in which the course of the throttle line 8 can also be seen very well.
  • 2c is a possible external view of the flow limiter 1, by means of which the two cylinder jacket surfaces with different radii can be recognized.
  • Figure 2d shows a flow limiter in a state received within a fuel injector.
  • the flow limiter 1 is pressed with its radially larger part into a pressure piece 13 of the injector and extends with its slimmer part into the fuel pipe, which delivers fuel at high pressure. It is clear to a person skilled in the art that, as an alternative or in addition to this, the flow limiter 1 can also be pressed into the fuel pipe.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Durchflussbegrenzer für ein Kraftstoffeinspritzsystem, der eine Drosselbuchse mit einem Durchgangsloch, einen Drosseleinsatz, der in einem ersten Abschnitt des Durchgangslochs bewegbar aufgenommen ist, einen Dichtabschnitt in einem zweiten Abschnitt des Durchgangslochs, der in seinem Querschnitt gegenüber dem ersten Abschnitt des Durchgangslochs verringert ist, und ein Federelement umfasst, das in dem Durchgangsloch aufgenommen ist und den Drosseleinsatz von dem Dichtabschnitt weg drängt. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Drosseleinsatz an seinem dem Dichtabschnitt zugewandten Ende eine Dichtfläche aufweist, die bei einem Kontakt mit dem Dichtabschnitt das Durchgangsloch verschließt

Description

Durchflussbegrenzer für ein Kraftstoffeinspritzsystem sowie Kraftstoffeinspritzsystem
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Durchflussbegrenzer für ein Kraftstoffeinspritzsystem sowie Kraftstoffeinspritzsystem mit einem solchen Durchflussbegrenzer. Für das Verständnis der Erfindung ist die grundlegende Funktionalität eines Injektors (= Kraftstoffeinspritzdüse) hilfreich, die nachfolgend in Teilen näher betrachtet werden soll. Ein Injektor verfügt über eine Düsennadel (auch: Injektornadel), die einen mit einem hohen Druck beaufschlagten Kraftstoff bei Freigeben eines Austrittslochs des Injektors nach außen treten lässt. Diese Düsennadel wirkt im Zusammenspiel mit dieser Austrittsöffnung wie ein Pfropfen, der bei einem Anheben ein Austreten des Kraftstoffs ermöglicht. Demnach ist es also erforderlich, diese Nadel in relativ kurzen Zeitabständen anzuheben und nach einer kurzen Zeit erneut in die Austrittsöffnung zurückgleiten zu lassen. Für das Auslösen der Bewegung dieser Düsennadel werden hydraulische Servoventile (auch: Pilotventile) verwendet, die durch Elektromagnetventile gesteuert werden. Die Servoventile sind für das kontrollierte Öffnen und Schließen der Düsennadel erforderlich. Dadurch ist es möglich, den Einspritzbeginn, die Einspritzdauer und das Einspritzende zu bestimmen.
Aufgrund der hohen Einspritzdrücke von über 2500 bar ist es nicht möglich, die Düsennadel direkt mit Hilfe eines Magnetventils anzusteuern (= zu bewegen). Hierbei wären die erforderlichen Kräfte zum Öffnen und Schließen der Düsennadel zu groß, sodass ein solches Verfahren nur mit Hilfe von sehr großen Elektromagneten realisierbar wäre. Eine solche Konstruktion scheidet aber aufgrund des nur beschränkt zur Verfügung stehenden Bauraums in einen Motor aus.
Typischerweise werden anstelle der direkten Ansteuerung sogenannte Pilotventile, typischerweise in Form eines Servoventils, verwendet, die die Düsennadel ansteuern und selbst über ein Elektromagnetventil gesteuert werden. Dabei wird in einem mit der Düsennadel zusammenwirkenden Steuerraum mit Hilfe des unter hohem Druck zur Verfügung stehenden Kraftstoffs ein Druckniveau aufgebaut, das auf die Düsennadel in Verschlussrichtung wirkt. Dieser Steuerraum ist typischerweise über eine Zulaufdrossel mit dem Hochdruckbereich des Kraftstoffs verbunden. Ferner weist dieser Steuerraum eine kleine verschließbare Ablaufdrossel auf, aus der der Kraftstoff entweichen kann. Tut er dies, ist der Druck in dem Steuerraum und die auf die Düsennadel wirkende Verschlusskraft verringert. Dadurch kommt es zu einer Bewegung der Düsennadel, welche die Austrittsöffnung an der Injektorspitze freigibt. Das Pilotventil umfasst dabei die Zulaufdrossel, den Steuerraum wie auch die Ablaufdrossel. Um nun die Bewegung der Düsennadel steuern zu können, wird die Ablaufdrossel des Steuerraums mit Hilfe eines Elektromagnetventils oder einem anderen geeigneten Ventil wahlweise geschlossen oder geöffnet. Durch die kontrollierte Öffnung dieser Ablaufdrossel wird in Kombination mit der Zulaufdrossel der Druck im Steuerraum des Ventils bestimmt. Dieser Druck ist dann, wie bereits oben kurz erläutert, für das Öffnen und Schließen der Düsennadel verantwortlich. Um die Einspritzung zu beenden und die Ablaufdrossel des Ventils zwischen den Einspritzungen geschlossen zu halten, ist eine bestimmte Federkraft erforderlich, welche ein Verschlussglied (im Fachjargon auch: Anker) gegen die Ablaufdrossel drückt, um das Ablaufen von Kraftstoff und dabei das Vermindern von Druck in dem Steuerraum aus der Ablaufdrossel zu verhindern. Zum Öffnen hingegen muss die eingestellte Federkraft, mit der das Verschlussglied gegen die Dichtstelle der Ablaufdrossel gepresst wird, überwunden werden, damit das Verschlussglied die Ablaufdrossel möglichst schnell freigibt. Typische erforderliche Einschaltzeiten, also die Zeit vom Beginn der Bestromung bis zum Anschlägen des Verschlussglieds an einer oberen Hubbegrenzung von solchen Magnetventilen liegen im Bereich von ca. 200 Mikrosekunden. Für einen Motor mit einer solchen Kraftstoffeinspritzung ist es jedoch besonders schädlich, wenn zu viel oder durchgehend Kraftstoff eingespritzt wird. Bei einer solchen Injektorfehlfunktion, bspw. einem nicht vollständigen Schließen des Injektors durch die Injektornadel, einem nicht vollständigen Schließens des Ankerelements oder einer Leckage im Injektorgehäuse kann das kontinuierliche Einströmen von Kraftstoff in die Brennkammer schwere Schäden verursachen.
Es ist daher von Vorteil, bei einem defekten Kraftstoffeinspritzvorgang die Gesamtmenge an in den Brennraum einführbaren Kraftstoff zu beschränken, um Schäden möglichst zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mittels eines Durchflussbegrenzers nach dem Anspruch 1 bzw. eines Kraftstoffinjektors nach dem Anspruch 9 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind dabei in den abhängigen Ansprüchen festgehalten.
Ein erfindungsgemäßer Durchflussbegrenzer für ein Kraftstoffeinspritzsystem, weist eine Drosselbuchse mit einem Durchgangsloch, einen Drosseleinsatz, der in einem ersten Abschnitt des Durchgangslochs bewegbar aufgenommen ist, einen Dichtabschnitt in einem zweiten Abschnitt des Durchgangslochs, der in seinem Querschnitt gegenüber dem ersten Abschnitt des Durchgangslochs verringert ist, und ein Federelement auf, das in dem Durchgangsloch aufgenommen ist und den Drosseleinsatz von dem Dichtabschnitt weg drängt. Ferner ist der Durchflussbegrenzer dadurch gekennzeichnet, dass der Drosseleinsatz an seinem dem Dichtabschnitt zugewandten Ende eine Dichtfläche aufweist, die bei einem Kontakt mit dem Dichtabschnitt das Durchgangsloch verschließt. Schließt sich also ein stromabwärts zum Durchflussbegrenzer angeordneter Kraftstoff! njektor nicht in korrekter Art und Weise, so dass der ungewünschte Zustand eintritt, in dem fortwährend Kraftstoff in den Brennraum einströmt, greift der Abklemmmechanismus des Durchflussbegrenzers ein. In einem Ruhezustand, ist an beiden Seiten des Drosseleinsatzes Kraftstoff unter hohem Druck vorhanden. Das Hochdruckkraftstoffreservoir, typischerweise das Rail, ist mit dem Durchflussbegrenzer an der dem Dichtabschnitt abgewandten Seite des Drosseleinsatzes mit dem Durchflussbegrenzer verbunden. Da nun an beiden Seiten Kraftstoff unter identischem Druck an dem Drosseleinsatz anliegt wirkt das zwischen Drosseleinsatz und Dichtabschnitt angeordnete Federelement, so dass der Drosseleinsatz von dem Dichtabschnitt weggedrängt wird. Der so geschaffene Raum bildet ein Reservoir an Kraftstoff, das auch bei einer Fehlfunktion vollständig in den Brennraum strömen kann. Öffnet sich nun der Injektor fließt aus diesem Reservoir Kraftstoff ab, so dass es zu einem Druckabfall im Reservoir kommt und der beständige Hochdruck auf der zum Rail gewandten Seite des Drosseleinsatzes zu einer Bewegung des gleitend in der Drosselbuchse angeordneten Drosseleinsatzes hin zum Dichtabschnitt kommt. Eine von dem Rail (=Hochdruckseite) über den Drosseleinsatz nachströmende Menge an Kraftstoff vermag die Abflussmenge aus dem Injektor, welche in den Brennraum eingespritzt wird, nicht rasch genug zu ersetzen, so dass bei einer fehlerhaften, über das normale Maß hinaus länger währenden Einspritzung der Drosseleinsatz mit seiner Dichtfläche auf den Dichtabschnitt trifft und den Kraftstoffnachschub für den Injektor unterbricht. So kommt es nicht zu einem fortwährenden, schädlichen Dauereinspritzen von Kraftstoff in den Brennraum eines Zylinders.
In einem normalen Betrieb hingegen wird das Einspritzen von Kraftstoff beendet, bevor die Dichtfläche des Drosseleinsatzes den Dichtabschnitt berührt, so dass der über den Drosseleinsatz nachströmende Kraftstoff das zwischen Dichtfläche des Drosseleinsatzes und dem Dichtabschnitt der Buchse definierte Reservoir aufgefüllt, bzw. vergrößert werden kann. Befindet sich nämlich an beiden Seiten des in der Buchse gleitend aufgenommenen Drosseleinsatzes Kraftstoff unter hohem Druck, wird der Drosseleinsatz aufgrund des Federelements von dem Dichtabschnitt weggedrängt, so dass das Reservoir vergrößert wird.
Nach einer optionalen Modifikation der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Drosseleinsatz mit seinem Außenquerschnitt dichtend mit dem Innenquerschnitt des Durchgangslochs zusammenwirkt und ein Strömen eines Fluids zwischen dem Außenquerschnitt des Drosseleinsatzes und dem Innenquerschnitt des Durchgangslochs unterbindet.
So wird ein Zufluss von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff in das Reservoir (Raum zwischen dem Dichtabschnitt und der Dichtfläche des Drosseleinsatzes) beschränkt auf eine durch den Drosseleinsatz führende Leitung. Diese kann als Bohrung in dem Körper des Drosseleinsatzes vorgesehen sein und verläuft von der zu dem Dichtabschnitt zugewandten Seite zur davon abgewandten Seite des Drosselabschnitts.
Ferner kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Drosseleinsatz eine Drosselleitung aufweist oder erzeugt, die eine Fluidverbindung entlang des Durchgangslochs von der zur Dichtfläche abgewandten Seite des Drosseleinsatzes zu der zur Dichtfläche zugewandten Seite des Drosseleinsatzes vorsieht.
Somit kann auch eine Drosselleitung umgesetzt werden, die nicht etwa durch eine Bohrung in dem Drosseleinsatz umgesetzt ist, sondern im Randbereich von Drosseleinsatz und Innenwand der Drosselbuchse verläuft. Zum Umsetzen der Drosselleitung ist es lediglich wichtig, den Nachfluss an unter hohem Druck stehenden Kraftstoff zu begrenzen, damit das Wirkprinzip des Durchflussbegrenzers funktioniert und dieser bei einem dauerhaften Abfließen von Kraftstoff das Zuleiten von Kraftstoff unterbindet.
Nach einer erfindungsgemäßen Modifikation der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Drosselleitung eine parallel zur Längsrichtung der Drosselbuchse geführte Bohrung in dem Drosseleinsatz aufweist und vorzugsweise mindestens eine weitere nicht parallel zur Längsrichtung der Drosselbuchse geführte Bohrung aufweist. Typischerweise ist die Drosselleitung in dem etwa zylindrischen Drosseleinsatz von oben (von dem Rail kommend) mittig entlang der Längsrichtung angesetzt und geht dann seitlich zur Mantelfläche des Drosseleinsatzes ab. Die Gestalt der Drosselleitung kann demnach bspw. ein auf dem Kopf stehendes „T“ einnehmen. Bei der Gestalt der Drosselleitung ist darauf zu achten, dass diese keine fluidische Verbindung stromabwärts erhält, wenn der Drosseleinsatz mit seiner Dichtfläche auf den Dichtabschnitt der Drosselbuchse trifft.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der der zweite Abschnitt des Durchgangslochs an den ersten Abschnitt des Durchgangslochs angrenzt.
Durch das Angrenzen der beiden Abschnitte ist sichergestellt, dass keine anderen Abschnitte sich dazwischen befinden können.
Nach einer vorteilhaften Fortbildung der Erfindung stützt sich das Federelement an der Querschnittsverringerung des zweiten Abschnitts ab und ragt in den ersten Abschnitt des Durchgangslochs hinein. Dadurch wird der Drosseleinsatz immer dann in Richtung Rail gedrückt, wenn auf beiden Seiten unter hohem Druck stehender Kraftstoff vorhanden ist.
Ferner kann nach einer vorteilhaften Modifikation der Erfindung ein Anschlagelement vorgesehen sein, das einen Hub des Drosselstücks weg von dem Dichtabschnitt begrenzt, wobei vorzugsweise das Anschlagelement in das Durchgangsloch eingepresst ist oder am Ende des Durchgangsloch befestigt ist. Um das zwischen Dichtabschnitt und Drosseleinsatz bestehende Reservoir auf eine definierte Maximalgröße zu beschränken, wird der Hub des Drosseleinsatzes nicht nur durch den Dichtabschnitt sondern an der davon abgewandten Seite auch durch eine Anschlagelement begrenzt. Das Federelement drückt dann den Drosseleinsatz gegen dieses Anschlagelement und schafft so einen Raum definierter Größe, der proportional zur maximalen Menge eines abfließbaren Kraftstoffs ist. Dabei ist diese Menge bzw. der Hub des Drosseleinsatzes so gewählt, dass auch bei einem vollständigen Entleeren des darin befindlichen Kraftstoffs sowie des bis zum Abdichten über die Drosselleitung nachfließenden Kraftstoffs keine schwerwiegenden Schäden verursacht werden.
Vorzugsweise ist ein Filterelement zum Filtern von Kraftstoff vorgesehen, das an der der Dichtfläche zugewandten Seite des Durchgangslochs angeordnet und vorzugsweise mit einer Presspassung in dem Durchgangsloch befestigt ist.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das Filterelement in dem mit seinem Querschnitt verengten Dichtabschnitt eingepresst oder eingefügt ist, und stromabwärts, also vom Drosseleinsatz weg absteht. Stromabwärts vom Drosseleinsatz strömendes Fluid muss also durch das Filterelement hindurch, so dass größere Partikel, die sich im Kraftstoff befinden, gefiltert werden.
Die Erfindung umfasst ferner einen Kraftstoffinjektor mit einem Durchflussbegrenzer nach einem der vorhergehend diskutierten Aspekte, wobei der Durchflussbegrenzer zwischen einer Kraftstoffzuleitung, dem sogenannten Rail, und dem Kraftstoffinjektor angeordnet ist.
Durch diese Anordnung wird sichergestellt, dass die durch den Injektor ausgebbare Menge an Kraftstoff begrenzt wird, so dass auch bei einer Fehlfunktion im Injektor nicht kontinuierlich Kraftstoff abfließen kann. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Durchflussbegrenzer in die Kraftstoffzuleitung eingepresst ist, indem die Drosselbuchse mit seiner Außenseite dichtend in der Kraftstoffzuleitung eingefügt ist. Das Einpressen stellt eine besonders einfache und wirtschaftliche Verbindungsart dar, um den Durchflussbegrenzer zu befestigen.
Vorzugsweise ist der Durchflussbegrenzer außerhalb des Injektors angeordnet und an dem Gehäuse des Injektors befestigt. Dabei kann die Befestigung des Durchflussbegrenzers mittels einer Überwurfmutter vorgesehen sein. Diese Überwurfmutter wirkt mit einem Außengewinde an dem Injektorgehäuse zusammen und drückt den Durchflussbegrenzer an den Injektor.
Weiter kann nach einer Fortbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Kraftstoffzuleitung in die Überwurfmutter mündet. So kann die Kraftstoffzuleitung an ihrem am Durchflussbegrenzer vorgesehenen Ende eine kragenartige Ausweitung aufweisen, die mittels der Überwurfmutter an den Durchflussbegrenzer gedrückt wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Durchflussbegrenzer innerhalb des Injektors angeordnet ist, indem die Drosselbuchse mit seiner Außenseite dichtend in einem Gehäuse des Injektors eingefügt ist, vorzugsweise in eine Zuleitung des Injektors eingefügt ist. Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung hervor. Dabei zeigen:
Fig. 1a-c: verschiedene Darstellungen eines Durchflussbegrenzers, welcher außerhalb eines Injektors anordenbar ist, und
Fig. 2a-d: verschiedene Darstellungen eines Durchflussbegrenzers, welcher innerhalb eines Injektors angeordnet ist. Fig. 1a zeigt einen Durchflussbegrenzer 1 in einer Schnittansicht, der außerhalb eines Injektors anbringbar ist. Dieser weist eine Drosselbuchse 2 auf, in der in Längsrichtung ein Durchgangsloch 3 angeordnet ist. Dieses Durchgangsloch 3 besitzt einen ersten Abschnitt, welcher in der Fig. 1a gesehen ca. die oberen 75% des Durchgangslochs ausmacht und in dem ein Drosseleinsatz 4 bewegbar aufgenommen ist. Dieser Drosseleinsatz 4 kann nach Abhängigkeit der vorherrschenden Druckverhältnisse in dem Durchgangsloch 3 gleitend bewegt werden. Dargestellt ist eine Positionierung des Drosseleinsatzes 4, bei der die maximale entfernte Position von einem Dichtabschnitt 5 eingenommen worden ist. Für die Bewegung des Drosseleinsatzes 4 sorgt unter anderem ein Federelement 6, welches sich an dem in seinem Querschnitt verringerten Dichtabschnitt 5 abstützt und den Drosseleinsatz 4 wegdrängt. Begrenzt wird der Hub des Drosseleinsatzes 4 durch das Anschlagelement 12, das die maximale Auslenkung des Drosseleinsatzes 4 weg von dem Dichtabschnitt 5 definiert.
Dieses Anschlagelement 12 ist dabei mittels einer Überwurfmutter 11 an der Drosselbuchse 2 befestigt. Weiter kann vorgesehen sein, dass diese Überwurfmutter 11 über ein Innengewinde oder eine alternative Befestigungsmöglichkeit eine Kraftstoffzuleitung 10 (typischerweise das Rail) an dem Durchflussbegrenzer 1 heran führt, so dass auf der vom Dichtabschnitt 5 abgewandten Seite des Drosseleinsatzes 4 permanent Kraftstoff unter hohem Druck anliegt.
Der unter hohem Druck stehende Kraftstoff strömt dabei durch die Drosselleitung 8 stromabwärts entlang zur Auslassseite des Durchflussbegrenzers 1. Befindet sich ein stromabwärts angeordneter Kraftstoffinjektor in einem geschlossenen Zustand wird nach einem Volllaufen der stromabwärtigen Leitungsräume auf beiden Seiten des Drosseleinsatzes Kraftstoff bei gleich hohem Druck vorhanden sein. Sodann führt die Druckkraft des Federelements 6 dazu, dass der Drosseleinsatz 4 hin zu Anschlagelement 12 gedrängt wird. Das Nachlaufen von Kraftstoff erfolgt dabei über eine Drosselleitung 8, die in der Fig. 1a durch den Drosseleinsatz 4 verläuft und dann senkrecht zur Längsrichtung des Drosseleinsatzes 4 nach außen verläuft.
Dem Fachmann ist klar, dass die genaue Ausgestaltung der Drosselleitung 8 für die vorliegende Erfindung auch gewissen Variationen unterliegen darf. Es muss lediglich sichergestellt sein, dass in einem dichtenden Zustand des Durchflussbegrenzers 1 , bei dem der Drosseleinsatz 4 mit dem Dichtabschnitt 5 in Kontakt steht, die Drosselleitung 8 keine fluidische Verbindung zu einem zum Dichtabschnitt 5 stromabwärts gelegenen Abschnitt aufweisen darf.
Fig. 1 b zeigt eine um 90° rotierte Ansicht der Fig. 1a. In dieser Darstellung erkennt man die zur linken und rechten Seite nach außen abgehenden Bestandteile der Drosselleitung 8.
Fig. 1c zeigt eine mögliche Seitenansicht des Durchflussbegrenzers 1 . Man erkennt, dass die Überwurfmutter 11 abgekantet ist, damit sie mit einem Schraubenschlüssel in dem Außengewinde der Drosselbuchse 2 angezogen werden kann. Auch die Drosselbuchse 2 selbst weist entsprechende Abkantungen in ihrem Außenumfang auf, damit sie bei einem Festziehen der Überwurfmutter 11 fixiert werden kann.
Fig. 2a zeigt einen Durchflussbegrenzer 1 in einer Schnittansicht, der innerhalb eines Injektors anbringbar ist. Der Grundaufbau des Durchflussbegrenzers 1 ist dabei gleich zu dem vorher betrachteten Modell.
Unterschiedlich ist bspw. das Anschlagelement 12, das sich nun im Inneren der Drosselbuchse 2 befindet und dort fixiert ist. Die Fixierung kann durch ein Einpressen oder ein Kleben oder dergleichen umgesetzt sein.
Darüber hinaus ist auch die Außenkontur der Drosselbuchse 2 verändert, da diese nun im Wesentlichen zylindrisch ist, wobei im unteren Bereich nahe des Dichtabschnitts 5 der Außenumfang leicht angestiegen ist. Auch ist nun ein Filterelement 9 vorhanden, dass in dem im Querschnitt verringerten Dichtabschnitt 5 eingepresst ist. Durch die Drosselbuchse 2 strömender Kraftstoff wird somit zwangsläufig gefiltert, so dass unerwünschte Fremdpartikel herausgefiltert werden.
Fig. 2b zeigt eine um 90° rotierte Ansicht des Durchflussbegrenzers 1, bei der man ebenfalls den Verlauf der Drosselleitung 8 sehr gut erkennen kann. Fig. 2c ist eine mögliche Außenansicht des Durchflussbegrenzers 1, anhand derer man die beiden in ihrem Radius verschiedenen Zylindermantelflächen erkennt.
Fig. 2d zeigt einen Durchflussbegrenzer in einem innerhalb eines Kraftstoffinjektors aufgenommenen Zustands.
Dabei ist der Durchflussbegrenzer 1 mit seinem radial größeren Teil in ein Druckstück 13 des Injektors eingepresst und erstreckt sich mit seinem schlankeren Teil in das Kraftstoffrohr, welches Kraftstoff mit hohem Druck liefert. Dem Fachmann ist klar, dass alternativ oder zusätzlich dazu auch ein Einpressen des Durchflussbegrenzers 1 in das Kraftstoffrohr erfolgen kann.

Claims

Durchflussbegrenzer für ein Kraftstoffeinspritzsystem sowie Kraftstoffeinspritzsystem Ansprüche
1. Durchflussbegrenzer (1 ) für ein Kraftstoffeinspritzsystem, umfassend: eine Drosselbuchse (2) mit einem Durchgangsloch (3), einen Drosseleinsatz (4), der in einem ersten Abschnitt des Durchgangslochs (3) bewegbar aufgenommen ist, einen Dichtabschnitt (5) in einem zweiten Abschnitt des Durchgangslochs (3), der in seinem Querschnitt gegenüber dem ersten Abschnitt des Durchgangslochs (3) verringert ist, und ein Federelement (6), das in dem Durchgangsloch (3) aufgenommen ist und den Drosseleinsatz (4) von dem Dichtabschnitt (5) weg drängt, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosseleinsatz (4) an seinem dem Dichtabschnitt (5) zugewandten Ende eine Dichtfläche (7) aufweist, die bei einem Kontakt mit dem Dichtabschnitt (5) das Durchgangsloch (3) verschließt.
2. Durchflussbegrenzer (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der
Drosseleinsatz (4) mit seinem Außenquerschnitt dichtend mit dem Innenquerschnitt des Durchgangslochs (3) zusammenwirkt und ein Strömen eines Fluids zwischen dem Außenquerschnitt des Drosseleinsatzes (4) und dem Innenquerschnitt des Durchgangslochs (3) unterbindet.
3. Durchflussbegrenzer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Drosseleinsatz (4) eine Drosselleitung (8) aufweist oder erzeugt, die eine Fluidverbindung entlang des Durchgangslochs (3) von der zur Dichtfläche abgewandten Seite des Drosseleinsatzes (4) zu der zur Dichtfläche zugewandten Seite des Drosseleinsatzes (4) vorsieht.
4. Durchflussbegrenzer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Drosselleitung (8) eine parallel zur Längsrichtung der Drosselbuchse (2) geführte Bohrung in dem Drosseleinsatz (4) aufweist und vorzugsweise mindestens eine weitere nicht parallel zur Längsrichtung der Drosselbuchse (2) geführte Bohrung aufweist.
5. Durchflussbegrenzer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Abschnitt des Durchgangslochs (3) an den ersten Abschnitt des Durchgangslochs (3) angrenzt.
6. Durchflussbegrenzer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich das Federelement (6) an der Querschnittsverringerung des zweiten Abschnitts abstützt und in den ersten Abschnitt des Durchgangslochs (3) hineinragt.
7. Durchflussbegrenzer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner einer Anschlagelement (12) vorgesehen ist, das einen Hub des Drosselstücks weg von dem Dichtabschnitt (5) begrenzt, wobei vorzugsweise das Anschlagelement (12) in das Durchgangsloch (3) eingepresst ist oder am Ende des Durchgangsloch (3) befestigt ist.
8. Durchflussbegrenzer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner ein Filterelement (9) zum Filtern von Kraftstoff vorgesehen ist, das an einer der Dichtfläche zugewandten Seite des Durchgangslochs (3) angeordnet und vorzugsweise mit einer Presspassung in dem Durchgangsloch (3) befestigt ist.
9. Kraftstoff! njektor mit einem Durchflussbegrenzer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Durchflussbegrenzer (1) zwischen einer
Kraftstoffzuleitung (10), dem sogenannten Rail, und dem Kraftstoff! njektor angeordnet ist.
10. Kraftstoff! njektor nach dem vorhergehenden Anspruch 9, wobei der Durchflussbegrenzer (1) in die Kraftstoffzuleitung (10) eingepresst ist, indem die
Drosselbuchse (2) mit seiner Außenseite dichtend in der Kraftstoffzuleitung (10) eingefügt ist.
11. Kraftstoff! njektor nach einem dem vorhergehenden Ansprüche 9 oder 10, wobei der Durchflussbegrenzer (1) außerhalb des Injektors angeordnet und an dem
Gehäuse des Injektors befestigt ist, wobei vorzugsweise die Befestigung des Durchflussbegrenzers (1) mittels einer Überwurfmutter (11) vorgesehen ist.
12. Kraftstoff! njektor nach dem vorhergehenden Anspruch 11, wobei die Kraftstoffzuleitung (10) in die Überwurfmutter (11) mündet.
13. Kraftstoff! njektor nach dem vorhergehenden Anspruch 9, wobei der
Durchflussbegrenzer (1) innerhalb des Injektors angeordnet ist, indem die Drosselbuchse (2) mit seiner Außenseite dichtend in einem Gehäuse des Injektors eingefügt ist, vorzugsweise in eine Zuleitung des Injektors eingefügt ist.
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